JP2020173426A - Optical element - Google Patents

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康英彦 石井
Yaehiko Ishii
康英彦 石井
友一 稲月
Yuichi Inazuki
友一 稲月
英範 吉岡
Hidenori Yoshioka
英範 吉岡
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Abstract

To provide an optical element equipped with an easy-to-see mark regardless of lighting conditions.SOLUTION: Disclosed is an optical element which is equipped with a mark constituted of uneven shapes. When viewed from a normal direction of the surface on which the uneven shapes are provided, the boundary between a convex part and a concave part is oriented in a plurality of directions. Accordingly, achievement of the mark with good visibility is possible regardless of the lighting conditions. Moreover, a diffraction grating configured into the mark has a plurality of unit regions, which are regions of the diffraction grating capable of emitting a specific pattern, arranged in the mark.SELECTED DRAWING: Figure 12

Description

本発明は、マークを備えた光学素子に関するものである。 The present invention relates to an optical element having a mark.

近年、センサーシステムの用途が拡大している。センサーには色々な種類があり、検出する情報も様々である。その中の1つの手段として、光源から対象物に対して光を照射し、反射してきた光から情報を得るというものがある。例えば、パターン認証センサー、赤外線レーダ等は、その一例である。 In recent years, the applications of sensor systems have expanded. There are various types of sensors, and the information to be detected is also different. One of the means is to irradiate an object with light from a light source and obtain information from the reflected light. For example, a pattern authentication sensor, an infrared radar, and the like are examples.

これらのセンサーの光源は、用途に応じた波長分布、明るさ、広がり等をもったものが使用される。光の波長は、可視光から赤外線までの範囲がよく用いられる。特に、赤外線は、外光の影響を受けにくく、不可視であり、対象物のやや内部を観察することも可能という特徴があるため、広く用いられている。また、光源の種類としては、LED光源、レーザ光源等が多く用いられる。例えば、遠いところを検知する場合には光の広がりが少ないレーザ光源が好適に用いられ、比較的近いところを検知する場合、ある程度の広がりを持った領域を照射する場合等にはLED光源が好適に用いられる。 As the light source of these sensors, one having a wavelength distribution, brightness, spread, etc. according to the application is used. The wavelength of light is often in the range from visible light to infrared light. In particular, infrared rays are widely used because they are not easily affected by external light, are invisible, and can observe the inside of an object. Further, as a type of light source, an LED light source, a laser light source, or the like is often used. For example, a laser light source having a small spread of light is preferably used when detecting a distant place, and an LED light source is suitable when detecting a relatively close place or irradiating a region having a certain spread. Used for.

ところで、対象とする照射領域の大きさ、形状等は、必ずしも光源からの光の広がり(プロファイル)と一致しているとは限らず、拡散板、レンズ、遮蔽板等により光を整形する必要がある。光を整形する手段として、回折光学素子(Diffractive Optical Element :DOE)が挙げられる。これは異なる屈折率を持った材料が周期性を持って配列している場所を光が通過する際の回折現象を応用したものである。回折光学素子は、基本的に単一波長の光に対して設計されるが、理論的には、ほぼ任意の形状に光を整形することが可能である。また、回折光学素子では、照射領域内の光分布の均一性を制御することが可能である。回折光学素子のこのような特性は、不要な領域への照射を抑えることによる高効率化、光源数の削減等による装置の小型化等の点で有利となる。
また、回折光学素子は、レーザの様な平行光源、LEDの様な拡散光源のいずれにも対応可能であり、また、紫外光から可視光、赤外線までの広い範囲の波長に対して適用可能である。
By the way, the size, shape, etc. of the target irradiation area do not always match the spread (profile) of the light from the light source, and it is necessary to shape the light with a diffuser plate, a lens, a shielding plate, or the like. is there. Examples of the means for shaping the light include a diffractive optical element (DOE). This is an application of the diffraction phenomenon when light passes through a place where materials with different refractive indexes are arranged with periodicity. Diffractive optics are basically designed for light of a single wavelength, but theoretically it is possible to shape the light into almost any shape. Further, in the diffractive optical element, it is possible to control the uniformity of the light distribution in the irradiation region. Such characteristics of the diffractive optical element are advantageous in terms of high efficiency by suppressing irradiation to an unnecessary region and miniaturization of the device by reducing the number of light sources.
In addition, the diffractive optical element can be applied to both a parallel light source such as a laser and a diffused light source such as an LED, and can be applied to a wide range of wavelengths from ultraviolet light to visible light and infrared light. is there.

このような回折光学素子は、高精度なセンサーに適用する場合、非常に高い精度が要求されることになる。高い精度を実現するためには、不具合の発生した回折光学素子の製造履歴を追跡できるようにする、トレーサビリティが重要である。また、製造工程中において素子の位置を正確に位置決めする必要もある。さらに、製造工程中で付着する塵埃等の検査も必要である。これら、トレーサビリティの確保、位置決め、検査等のために、素子の外縁部等にマークが設けられる場合がある。また、このようなマークは、回折光学素子に限らず、例えば、マイクロレンズアレイを備えた光学素子等においても、用いられる場合がある。 When such a diffractive optical element is applied to a high-precision sensor, very high precision is required. In order to achieve high accuracy, traceability that enables tracking of the manufacturing history of the diffractive optical element in which a defect has occurred is important. It is also necessary to accurately position the position of the element during the manufacturing process. Furthermore, it is necessary to inspect for dust and the like adhering during the manufacturing process. In order to ensure traceability, positioning, inspection, etc., a mark may be provided on the outer edge of the element or the like. Further, such a mark may be used not only in a diffractive optical element but also in, for example, an optical element provided with a microlens array.

従来、このようなマークの視認性の向上を目的として、規則的に配列されたラインアンドスペースパターンと呼ばれるパターンを用いることが知られている(特許文献1)。
しかし、ラインアンドスペースパターンであっても、検査時の照明条件によっては、マークが見にくい場合があった。
又は、ショットピーニングやサンドブラスト等の加工により微細な凹凸をつけ、視認性を向上させる技術も知られている(特許文献2)。
しかし、アライメント加工による精度ズレが問題になること、散乱光に異方性をもたすことが難しいこと、追加工程によるコストアップといった課題があった。
Conventionally, it has been known to use a pattern called a regularly arranged line-and-space pattern for the purpose of improving the visibility of such marks (Patent Document 1).
However, even with the line-and-space pattern, the mark may be difficult to see depending on the lighting conditions at the time of inspection.
Alternatively, a technique is also known in which fine irregularities are formed by processing such as shot peening or sandblasting to improve visibility (Patent Document 2).
However, there are problems such as accuracy deviation due to alignment processing, difficulty in giving anisotropy to scattered light, and cost increase due to an additional process.

特開2018−189939号公報JP-A-2018-189939 特開2015−43400号公報JP-A-2015-43400

本発明の課題は、照明条件によらずに、見やすいマークを備えた光学素子を提供することである。 An object of the present invention is to provide an optical element having an easy-to-see mark regardless of lighting conditions.

本発明は、以下のような解決手段により、前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために、本発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、これに限定されるものではない。 The present invention solves the above-mentioned problems by the following solutions. In addition, in order to facilitate understanding, the description will be given with reference numerals corresponding to the embodiments of the present invention, but the description is not limited thereto.

第1の発明は、凹凸形状により構成されたマーク(20,30,40,50)を備えた光学素子(1)であって、前記凹凸形状は、前記凹凸形状が設けられている面の法線方向から見て凸部と凹部との境界が複数の方向に向いて配置されている光学素子(1)である。 The first invention is an optical element (1) having a mark (20, 30, 40, 50) formed by an uneven shape, and the uneven shape is a method of a surface on which the uneven shape is provided. It is an optical element (1) in which the boundary between the convex portion and the concave portion is arranged so as to face a plurality of directions when viewed from the linear direction.

第2の発明は、第1の発明に記載の光学素子(1)において、前記凹凸形状は、前記法線方向から見て凸部と凹部との境界が曲線と複数の線分を繋げた折れ線との少なくとも一方を含むこと、を特徴とする光学素子(1)である。 The second invention is the optical element (1) according to the first invention, wherein the concave-convex shape is a polygonal line in which the boundary between the convex portion and the concave portion is a curved line and a plurality of line segments when viewed from the normal direction. The optical element (1) is characterized by including at least one of the above.

第3の発明は、第1の発明又は第2の発明に記載の光学素子(1)において、前記凹凸形状は、回折格子であって、1次回折光が少なくとも4つ以上かつ2軸方向以上のパターンを出射すること、を特徴とする光学素子(1)である。 The third invention is the optical element (1) according to the first invention or the second invention, wherein the concave-convex shape is a diffraction grating, and the primary diffracted light is at least four and the biaxial direction or more. The optical element (1) is characterized by emitting a pattern.

第4の発明は、第3の発明に記載の光学素子(1)において、前記凹凸形状は、回折格子であって、550nmの波長の光を正面から入れたときの1次回折光のうち少なくとも4つ以上のパターンの回折角が8度以上であること、を特徴とする光学素子(1)である。 The fourth invention is the optical element (1) according to the third invention, wherein the uneven shape is a diffraction grating, and at least 4 of the primary diffracted light when light having a wavelength of 550 nm is input from the front. The optical element (1) is characterized in that the diffraction angle of one or more patterns is 8 degrees or more.

第5の発明は、第3の発明に記載の光学素子(1)において、前記凹凸形状は、回折格子であって、550nmの波長の光を正面から入れたときの1次回折光のうち少なくとも4つ以上のパターンの回折角が10度以上であること、を特徴とする光学素子(1)である。 The fifth invention is the optical element (1) according to the third invention, wherein the uneven shape is a diffraction grating, and at least 4 of the primary diffracted light when light having a wavelength of 550 nm is input from the front. The optical element (1) is characterized in that the diffraction angle of one or more patterns is 10 degrees or more.

第6の発明は、第3の発明から第5の発明までのいずれかに記載の光学素子(1)において、前記凹凸形状は、前記パターンを出射することができる回折格子の領域である単位領域(1001,1002)を有しており、前記単位領域が前記マーク(20,30,40,50)内に複数配列されていること、を特徴とする光学素子(1)である。 A sixth aspect of the present invention is the optical element (1) according to any one of the third to fifth inventions, wherein the uneven shape is a unit region which is a region of a diffraction grating capable of emitting the pattern. The optical element (1) has (1001, 1002), and the unit regions are arranged in a plurality of the marks (20, 30, 40, 50).

第7の発明は、第1の発明から第6の発明までのいずれかに記載の光学素子(1)において、当該光学素子(1)の光学的機能を発揮する光学機能領域(10)を備え、前記マーク(20,30,40,50)は、前記光学機能領域(10)の周囲に配置されていること、を特徴とする光学素子(1)である。 The seventh invention includes an optical functional region (10) that exhibits the optical function of the optical element (1) in the optical element (1) according to any one of the first to sixth inventions. , The mark (20, 30, 40, 50) is an optical element (1) characterized in that it is arranged around the optical functional region (10).

第8の発明は、第7の発明に記載の光学素子(1)において、前記光学機能領域(10)は、回折格子を備えること、を特徴とする光学素子(1)である。 The eighth invention is the optical element (1) according to the seventh invention, wherein the optical functional region (10) includes a diffraction grating.

第9の発明は、第8の発明に記載の光学素子(1)において、前記凹凸形状は、回折格子であって、前記光学機能領域の回折格子と同一の凹凸高さを持つこと、を特徴とする光学素子(1)である。 The ninth invention is characterized in that, in the optical element (1) according to the eighth invention, the uneven shape is a diffraction grating and has the same uneven height as the diffraction grating in the optical functional region. It is an optical element (1).

第10の発明は、第8の発明又は第9の発明に記載の光学素子(1)において、前記凹凸形状は、回折格子であって、前記光学機能領域(10)の回折格子と同一設計の回折格子により構成されていること、を特徴とする光学素子(1)である。 The tenth invention is the optical element (1) according to the eighth invention or the ninth invention, wherein the concave-convex shape is a diffraction grating and has the same design as the diffraction grating of the optical functional region (10). The optical element (1) is characterized by being composed of a diffraction grating.

本発明によれば、照明条件によらずに、見やすいマークを備えた光学素子を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical element having a mark that is easy to see regardless of the lighting conditions.

本発明による回折光学素子1の実施形態を示す図である。It is a figure which shows the embodiment of the diffraction optical element 1 by this invention. 図1中の矢印G−Gの位置で切断した断面図である。It is sectional drawing which cut at the position of the arrow GG in FIG. シート面の法線方向から見た回折格子の凹凸形状が、凸部と凹部との境界が曲線を含む規則的又は不規則なパターンに形成される回折光学素子の例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of the diffraction optical element which the uneven shape of the diffraction grating seen from the normal direction of a sheet surface is formed into the regular or irregular pattern which the boundary between the convex part and the concave part includes a curve. シート面の法線方向から見た回折格子の凹凸形状が、同一の凹凸形状が並べて配置された単位セルが複数タイリングされた格子状のパターンに形成される回折光学素子の例を示す平面図である。Top view showing an example of a diffraction optical element in which the concave-convex shape of a diffraction grating viewed from the normal direction of the sheet surface is formed in a grid-like pattern in which a plurality of unit cells in which the same uneven shape is arranged side by side are tiling. Is. 図3に示した不規則型の回折光学素子の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the partial periodic structure in the example of the irregular type diffraction optical element shown in FIG. 図4に示したGCA型の回折光学素子の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows an example of the partial periodic structure in the example of the GCA type diffractive optical element shown in FIG. 図6中の矢印G−G’の位置で回折光学素子を切断した断面図である。It is sectional drawing which cut | cut the diffractive optical element at the position of the arrow GG'in FIG. 回折光学素子を説明する図である。It is a figure explaining the diffraction optical element. 回折光学素子1が多面付けされた多面付け体500を示す図である。It is a figure which shows the multi-imposition body 500 which the diffractive optical element 1 is multi-imposed. 多面付け体500の一部を拡大した図である。It is an enlarged view of a part of a multi-imposition body 500. 異物検査を説明する図である。It is a figure explaining the foreign matter inspection. 成形型識別符号20が形成された領域を拡大して示した図である。It is an enlarged view which showed the region where the mold identification code 20 was formed. 欠陥マーク40が形成された領域を拡大して示した図である。It is an enlarged view which showed the region where the defect mark 40 was formed. 成形型識別符号20等に形成されている凹凸形状を説明する図である。It is a figure explaining the concave-convex shape formed in the mold identification code 20 and the like. 単位領域に構成することが望ましい回折格子の他の例を示す図である。It is a figure which shows another example of a diffraction grating which is desirable to be constructed in a unit area. 比較例と本実施形態とについて視認性を評価した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having evaluated the visibility about the comparative example and this embodiment. 本実施形態の欠陥マークを備えた回折光学素子を、従来の欠陥マークを備えた比較例と対比を行った結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having compared the diffractive optical element provided with the defect mark of this embodiment with the comparative example provided with the conventional defect mark.

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面等を参照して説明する。 Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to drawings and the like.

(実施形態)
図1は、本発明による回折光学素子1の実施形態を示す図である。
図2は、図1中の矢印G−Gの位置で切断した断面図である。
なお、図1及び図2を含め、以下に示す各図は、模式的に示した図であり、各部の大きさ、形状は、理解を容易にするために、適宜誇張して示している。
また、以下の説明では、具体的な数値、形状、材料等を示して説明を行うが、これらは、適宜変更することができる。
また、本発明において用いる、形状や幾何学的条件、及び、それらの程度を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」、「同一」等の用語や長さや角度の値等については、厳密な意味に縛られることなく、同様の機能を期待し得る程度の範囲を含めて解釈することとする。
また、本発明において透明とは、少なくとも利用する波長の光を透過するものをいう。例えば、仮に可視光を透過しないものであっても、赤外線を透過するものであれば、赤外線用途に用いる場合においては、透明として取り扱うものとする。
(Embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the diffraction optical element 1 according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view cut at the position of arrows GG in FIG.
In addition, each figure shown below including FIG. 1 and FIG. 2 is a diagram schematically shown, and the size and shape of each part are exaggerated as appropriate for easy understanding.
Further, in the following description, specific numerical values, shapes, materials and the like will be described, but these can be changed as appropriate.
In addition, the terms used in the present invention that specify the shape and geometric conditions and their degrees, such as terms such as "parallel", "orthogonal", and "same", and length and angle values, are used. Without being bound by the strict meaning, we will interpret it including the range where similar functions can be expected.
Further, in the present invention, the term "transparent" means a substance that transmits light of at least the wavelength to be used. For example, even if it does not transmit visible light, if it transmits infrared rays, it shall be treated as transparent when used for infrared applications.

本実施形態の回折光学素子1は、基材1aと、樹脂層1bとを備えている。
基材1aは、回折光学素子1のベースとなる層であり、透明な各種樹脂フィルム、樹脂シート等を用いることができる。
基材1aとしては、例えば、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、メタクリル酸メチル・ブタジエン・スチレン(MBS)樹脂、メタクリル酸メチル・スチレン(MS)樹脂、アクリル・スチレン(AS)樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂等の透明樹脂を用いることができる。また、ガラス基材を用いて基材1aを構成してもよい。なお、図示していないが、基材1a上には、塗布された紫外線硬化樹脂等との密着性を高めるための密着層を設けてもよい。
The diffraction optical element 1 of the present embodiment includes a base material 1a and a resin layer 1b.
The base material 1a is a layer that is a base of the diffraction optical element 1, and various transparent resin films, resin sheets, and the like can be used.
Examples of the base material 1a include polycarbonate (PC) resin, polyethylene terephthalate (PET) resin, methyl methacrylate butadiene styrene (MBS) resin, methyl methacrylate styrene (MS) resin, and acrylic styrene (AS) resin. , Acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin and other transparent resins can be used. Further, the base material 1a may be formed by using a glass base material. Although not shown, an adhesion layer may be provided on the base material 1a to improve the adhesion with the applied ultraviolet curable resin or the like.

樹脂層1bは、基材1a上に形成されており、成形型に形成されている形状に対応した賦形形状(10,20,30,40,50等)を備えている。樹脂層1bは、上記賦形形状の各パターンに対応する凹凸パターンが形成された成形型を用いて、例えば、基材1a上に塗布された紫外線硬化樹脂を賦型して凹凸パターンを転写し、紫外線を照射して硬化させることにより形成できる。 The resin layer 1b is formed on the base material 1a and has a shaped shape (10, 20, 30, 40, 50, etc.) corresponding to the shape formed in the molding mold. The resin layer 1b uses a molding mold in which a concavo-convex pattern corresponding to each of the above-mentioned shaped shapes is formed, and for example, an ultraviolet curable resin applied on the base material 1a is molded to transfer the concavo-convex pattern. , Can be formed by irradiating with ultraviolet rays and curing.

紫外線硬化樹脂としては、例えば、ウレタンアクリレート系、ポリエステルアクリレート系、エポキシアクリレート系、ポリエーテルアクリレート系、ポリチオール系、ブタジエンアクリレート等を用いることができる。なお、樹脂層1bを形成するための材料は、紫外線硬化樹脂に限定されない。樹脂層1bは、例えば、電子線硬化樹脂で形成してもよい。また、樹脂層1bは、熱硬化型や紫外線硬化型のSOG(Spin on Glass)を用いて構成してもよい。また、上記各パターンは、原版から賦型により転写する例に限らず、上記各パターンの凹凸形状を有する原版から作製された樹脂の中間版を用いて賦型してもよい。 As the ultraviolet curable resin, for example, urethane acrylate-based, polyester acrylate-based, epoxy acrylate-based, polyether acrylate-based, polythiol-based, butadiene acrylate and the like can be used. The material for forming the resin layer 1b is not limited to the ultraviolet curable resin. The resin layer 1b may be formed of, for example, an electron beam curable resin. Further, the resin layer 1b may be formed by using a thermosetting type or an ultraviolet curable type SOG (Spin on Glass). Further, each of the above patterns is not limited to the example of being transferred from the original plate by shaping, and may be shaped by using an intermediate plate of a resin produced from the original plate having the uneven shape of each of the above patterns.

樹脂層1bは、賦形形状として、回折格子10と、成形型識別符号20と、位置識別符号30と、欠陥マーク40と、切断位置マーク50を備えている。 The resin layer 1b includes a diffraction grating 10, a mold identification code 20, a position identification code 30, a defect mark 40, and a cutting position mark 50 as shaped shapes.

回折格子10は、回折光学素子1の中央に配置されており、多数の微細な凹凸形状により構成されている。この回折格子10は、回折光学素子1の本来の目的とする光学的機能を発揮する光学機能領域であり、後述する欠陥マークに設けられる回折格子とは異なるものである。
図3は、シート面の法線方向から見た回折格子の凹凸形状が、凸部と凹部との境界が曲線を含む規則的又は不規則なパターンに形成される回折光学素子の例を示す平面図である。
本実施形態では、1例として、図3に示すような一見不規則に見える凹凸形状のパターンを有する回折光学素子に適用することができる。以下の説明では、この図3に示すタイプの回折光学素子を、不規則型とも呼ぶこととする。ただし、この不規則なパターンは、回折光学素子の狙いの出射パターンによっては、規則的なパターンとなる場合もあるので、不規則型との呼び方は便宜上の呼び名であって、不規則に限定するものではない。また、図3では、不規則型のパターンは、曲線により構成されているが、回折光学素子の狙いの出射パターンによっては、直線、又は、曲線からなる線分を繋げた折れ線となっているパターンを含む場合もある。したがって、不規則型の回折格子のパターンは、高屈折率部(後述)の凹凸形状が形成された面の法線方向から見て凸部と凹部との境界が曲線と複数の線分を繋げた折れ線との少なくとも一方を含む。また、特定の不規則型のパターンを単位セルとして、この単位セルが多数格子状に配列されていてもよい。
The diffraction grating 10 is arranged in the center of the diffraction optical element 1 and is composed of a large number of fine uneven shapes. The diffraction grating 10 is an optical functional region that exerts an optical function originally intended for the diffraction optical element 1, and is different from the diffraction grating provided in the defect mark described later.
FIG. 3 is a plane showing an example of a diffraction optical element in which the uneven shape of the diffraction grating viewed from the normal direction of the sheet surface is formed in a regular or irregular pattern in which the boundary between the convex portion and the concave portion includes a curved line. It is a figure.
In the present embodiment, as an example, it can be applied to a diffractive optical element having a seemingly irregular uneven shape pattern as shown in FIG. In the following description, the type of diffractive optical element shown in FIG. 3 will also be referred to as an irregular type. However, since this irregular pattern may be a regular pattern depending on the target emission pattern of the diffractive optical element, the term "irregular type" is a name for convenience and is limited to irregularity. It's not something to do. Further, in FIG. 3, the irregular pattern is composed of curved lines, but depending on the target emission pattern of the diffractive optical element, it is a straight line or a polygonal line connecting line segments composed of curved lines. May include. Therefore, in the irregular diffraction grating pattern, the boundary between the convex portion and the concave portion is connected to the curve and a plurality of line segments when viewed from the normal direction of the surface on which the uneven shape of the high refractive index portion (described later) is formed. Includes at least one with the polygonal line. Further, a specific irregular pattern may be used as a unit cell, and a large number of the unit cells may be arranged in a grid pattern.

図4は、シート面の法線方向から見た回折格子の凹凸形状が、同一の凹凸形状が並べて配置された単位セルが複数タイリングされた格子状のパターンに形成される回折光学素子の例を示す平面図である。
本実施形態では、他の例として、図4に示すように、同一の凹凸形状が並べて配置された単位セルが複数タイリングされた格子状のパターンに形成される回折光学素子に適用することができる。以下の説明では、この図4に示すタイプの回折光学素子を、グレーティングセルアレイ(Grating Cell Array)型、又は、GCA型とも呼ぶこととする。グレーティングセルアレイ型の回折光学素子では、単位セル毎に回折格子により回折される光の向き及び角度が異なっており、多数の単位セルがタイリングされることにより、所望の光学特性を得られる回折光学素子が構成されている。すなわち、グレーティングセルアレイ型の回折光学素子では、高屈折率部は、凹凸形状が形成された面の法線方向から見て、格子状に区画されており、その区画内に特定の方向に延在する同一形状の凸部が前記特定の延在方向と直交する方向に並んで配置されており、区画毎に凸部の幅及び延在方向が異なっている。
FIG. 4 shows an example of a diffraction optical element in which the uneven shape of the diffraction grating viewed from the normal direction of the sheet surface is formed in a grid-like pattern in which a plurality of unit cells in which the same uneven shape is arranged side by side are tiling. It is a top view which shows.
In the present embodiment, as another example, as shown in FIG. 4, it can be applied to a diffraction optical element in which unit cells in which the same uneven shape is arranged side by side are formed in a grid pattern in which a plurality of tilings are formed. it can. In the following description, the type of diffractive optical element shown in FIG. 4 will also be referred to as a grating cell array type or a GCA type. In the grating cell array type diffractive optical element, the direction and angle of the light diffracted by the diffraction grating are different for each unit cell, and by tying a large number of unit cells, the desired optical characteristics can be obtained. The element is configured. That is, in the grating cell array type diffractive optical element, the high refractive index portion is partitioned in a lattice pattern when viewed from the normal direction of the surface on which the uneven shape is formed, and extends in a specific direction within the partition. The convex portions having the same shape are arranged side by side in a direction orthogonal to the specific extending direction, and the width and extending direction of the convex portions are different for each section.

図5は、図3に示した不規則型の回折光学素子の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図6は、図4に示したGCA型の回折光学素子の例における部分周期構造の一例を示す斜視図である。
図7は、図6中の矢印G−G’の位置で回折光学素子を切断した断面図である。
図8は、回折光学素子を説明する図である。
FIG. 5 is a perspective view showing an example of a partial periodic structure in the example of the irregular diffractive optical element shown in FIG.
FIG. 6 is a perspective view showing an example of a partial periodic structure in the example of the GCA type diffractive optical element shown in FIG.
FIG. 7 is a cross-sectional view of the diffractive optical element cut at the position of the arrow GG'in FIG.
FIG. 8 is a diagram illustrating a diffractive optical element.

本発明において「光を整形する」とは、光の進行方向を制御することにより、対象物又は対象領域に投影された光の形状(照射領域)が任意の形状となるようにすることをいう。例えば、図8の例に示されるように、平面形状のスクリーン200に直接投影した場合に照射領域202が円形となる光201(図8(b))を発光する光源部210を用意する。この光201を、本発明の回折光学素子1を透過させることにより、照射領域204を正方形(図8(a))や、長方形、円形(図示せず)等、目的の形状とすることを、「光を整形する」という。
なお、光源部210と、光源部210が発光する光が通過する位置に少なくとも1つ配置された、本実施形態の回折光学素子1とを組み合わせることにより、光を整形した状態で照射可能な光照射装置とすることができる。
In the present invention, "shaping the light" means controlling the traveling direction of the light so that the shape of the light projected on the object or the target area (irradiation area) becomes an arbitrary shape. .. For example, as shown in the example of FIG. 8, a light source unit 210 that emits light 201 (FIG. 8 (b)) whose irradiation region 202 becomes circular when directly projected onto a flat screen 200 is prepared. By transmitting the light 201 through the diffractive optical element 1 of the present invention, the irradiation region 204 can be made into a desired shape such as a square (FIG. 8 (a)), a rectangle, or a circle (not shown). It is called "shaping the light".
By combining the light source unit 210 and the diffractive optical element 1 of the present embodiment, which is arranged at least one at a position where the light emitted by the light source unit 210 passes, light that can be irradiated in a shaped state. It can be an irradiation device.

本実施形態の回折光学素子1は、光を整形する回折光学素子(DOE)である。回折光学素子1の回折格子10は、例えば、波長が500nmの光を発光する光源部210からの光に対して十文字形状、具体的には、例えば、±50度に、幅が±3.3度で広がる光の帯が2本公差した形状に光を広げるように設計されている。
本実施形態の回折格子10は、図3に示したA,B,C,Dのそれぞれの位置において深さが異なっている。すなわち、回折格子10は、4段階の高さの異なる多段階形状により構成されている。そして、回折格子10は、通常、異なる周期構造を持つ複数の領域(部分周期構造:例えば、図3のE,F領域)を有している。図5,図6では、部分周期構造の一例を抽出して示している。
The diffractive optical element 1 of the present embodiment is a diffractive optical element (DOE) that shapes light. The diffraction grating 10 of the diffractive optical element 1 has a cross-shaped shape, specifically, for example, ± 50 degrees and a width of ± 3.3 with respect to the light from the light source unit 210 that emits light having a wavelength of 500 nm. It is designed to spread the light in a shape in which two bands of light that spread with degree have two tolerances.
The diffraction grating 10 of the present embodiment has a different depth at each position of A, B, C, and D shown in FIG. That is, the diffraction grating 10 is composed of a multi-step shape having four steps of different heights. The diffraction grating 10 usually has a plurality of regions having different periodic structures (partial periodic structure: for example, E and F regions in FIG. 3). In FIGS. 5 and 6, an example of the partial periodic structure is extracted and shown.

回折格子10は、図7に示すように、断面形状において複数の凸部11aが並んで配置されている高屈折率部11を備えている。GCA型の回折光学素子では、この高屈折率部11は、同じ断面形状を維持したまま、断面の奥行き方向に延在している。一方、不規則型の回折光学素子では、断面位置が変れば断面形状が変化し、様々な断面形状の回折格子が多数配列されている形態となる。 As shown in FIG. 7, the diffraction grating 10 includes a high refractive index portion 11 in which a plurality of convex portions 11a are arranged side by side in a cross-sectional shape. In the GCA type diffractive optical element, the high refractive index portion 11 extends in the depth direction of the cross section while maintaining the same cross-sectional shape. On the other hand, in the irregular diffractive optical element, the cross-sectional shape changes when the cross-sectional position changes, and a large number of diffraction gratings having various cross-sectional shapes are arranged.

また、凸部11aの間に形成されている凹部12及び凸部11aの頂部付近の空間13を含む図3の上方の部分は、空気が存在しており、高屈折率部11よりも屈折率が低い低屈折率部14となっている。これら高屈折率部11及び低屈折率部14が交互に並んで配置された周期構造により、光を整形する作用を備える回折層15が構成されている。 Further, air is present in the upper portion of FIG. 3 including the concave portion 12 formed between the convex portions 11a and the space 13 near the top of the convex portion 11a, and the refractive index is higher than that of the high refractive index portion 11. Is a low refractive index portion 14. A diffraction layer 15 having an action of shaping light is formed by a periodic structure in which these high refractive index portions 11 and low refractive index portions 14 are arranged alternately.

凸部11aは、側面形状の一方側(図7では、左側)に、高さの異なる4つの段部を備えた多段階形状を有している。具体的には、凸部11aは、最も突出したレベル3段部11a−3と、レベル3段部11a−3よりも一段低いレベル2段部11a−2と、レベル2段部11a−2よりもさらに一段低いレベル1段部11a−1と、レベル1段部11a−1よりもさらに一段低いレベル0段部11a−0とを一側面側に有している。また、凸部11aの側面形状の他方側(図7では、右側)は、レベル3段部11a−3からレベル0段部11a−0まで直線上につながる側壁部11bとなっている。
本実施形態の凸部11aは、鋸歯形状を多段階の輪郭形状により模した形状であり、4レベルの形態を説明したので、比較的粗く模した形態となっているが、8レベルや16レベル、さらにそれ以上のレベル数とすれば、より正確に模した形状とすることができる。
The convex portion 11a has a multi-step shape having four stepped portions having different heights on one side of the side surface shape (left side in FIG. 7). Specifically, the convex portion 11a is from the most protruding level 3 step portion 11a-3, the level 2 step portion 11a-2 which is one step lower than the level 3 step portion 11a-3, and the level 2 step portion 11a-2. Also has a level 1 step portion 11a-1 which is one step lower and a level 0 step portion 11a-0 which is one step lower than the level 1 step portion 11a-1 on one side surface side. Further, the other side (right side in FIG. 7) of the side surface shape of the convex portion 11a is a side wall portion 11b that connects the level 3 step portion 11a-3 to the level 0 step portion 11a-0 in a straight line.
The convex portion 11a of the present embodiment is a shape that imitates the sawtooth shape by a multi-step contour shape, and since the four-level form has been described, the convex portion 11a is a relatively coarsely imitated form. If the number of levels is further increased, the shape can be more accurately imitated.

図9は、回折光学素子1が多面付けされた多面付け体500を示す図である。
図10は、多面付け体500の一部を拡大した図である。
本実施形態の回折光学素子1は、例えば、外形形状が3mm×3mm程度の非常に小さな部材であることから、製造工程の途中においては、図9に示すように多数の回折光学素子1を格子状に並べて配置した多面付け体500として作製され、製造工程の高効率化を図っている。この多面付け体500から個片に切断して回折光学素子1が作製される。なお、図9では、理解を容易にするために、隣り合う回折光学素子1の境界に境界線を実線で引いて示したが、この境界線は、切断前は形成されていないので、図10では、2点鎖線で示している。なお、図9では、図示を可能とするため、かつ、理解を容易にするために、10行×10列の合計100個の回折光学素子1を配列した状態で図示した。しかし、実際には、これよりも多くの回折光学素子1が配列される。例えば、数千個〜数万個の回折光学素子1を1つの多面付け体500上に配列する場合がある。
以下の説明では、このように多面付け体500から回折光学素子1が切断されて作製されることを前提として説明を行なう。
FIG. 9 is a diagram showing a multi-imposition body 500 on which the diffraction optical element 1 is multi-imposed.
FIG. 10 is an enlarged view of a part of the multi-imposition body 500.
Since the diffractive optical element 1 of the present embodiment is, for example, a very small member having an outer shape of about 3 mm × 3 mm, a large number of diffractive optical elements 1 are latticed as shown in FIG. 9 during the manufacturing process. It is manufactured as a multi-imposition body 500 arranged side by side in a shape to improve the efficiency of the manufacturing process. The diffraction optical element 1 is manufactured by cutting the multi-imposition body 500 into individual pieces. In FIG. 9, a boundary line is drawn with a solid line at the boundary between adjacent diffractive optical elements 1 for easy understanding, but since this boundary line is not formed before cutting, FIG. Then, it is shown by a two-dot chain line. In addition, in FIG. 9, in order to enable illustration and to facilitate understanding, a total of 100 diffractive optical elements 1 in 10 rows × 10 columns are arranged in the illustration. However, in reality, more diffractive optical elements 1 are arranged. For example, there are cases where thousands to tens of thousands of diffractive optical elements 1 are arranged on one multi-imposition body 500.
In the following description, the description will be made on the premise that the diffraction optical element 1 is cut from the multi-imposition body 500 in this way.

図1及び図2に戻って、成形型識別符号20は、成形型を識別するマークであって、図1に示す例では、「900A」と記されている。成形型識別符号20は、成形型に固有の符号であり、この成形型識別符号20によって、どの成形型で成形された回折光学素子1であるのかが判別可能である。この成形型識別符号20は、成形型に固有の符号であることから、多面付け体500内にある全ての回折光学素子1において同一の符号となっている(図10参照)。 Returning to FIGS. 1 and 2, the mold identification code 20 is a mark for identifying the mold, and is described as “900A” in the example shown in FIG. The mold identification code 20 is a code unique to the mold, and the mold identification code 20 can be used to determine which molding mold the diffractive optical element 1 is molded from. Since the mold identification code 20 is a code unique to the mold, it has the same code in all the diffraction optical elements 1 in the multi-imposition body 500 (see FIG. 10).

位置識別符号30は、成形型における回折光学素子1の位置を識別するマークである。図9の例では、1つの成形型に100箇所の回折光学素子1を成形する部位が存在するので、この100箇所のうちのいずれの位置で成形された回折光学素子1であるのかを特定可能な符号として位置識別符号30を設けている。図1の例では、「X49、Y53」となっている例を示しており、これは、X方向(図9、10において横方向)の49番目の列であって、Y方向(図9、10において縦方向)の53番目の行の位置であることを示している。なお、この例のように列番号と行番号といった表示に限らず、1から順番の数値等であってもよい。また、成形型識別符号20と位置識別符号30とを組み合わせて1つの符号で両方の機能を備えた構成としてもよい。上記の場合で例示すると、例えば、「900A−X49Y53」としてもよい。 The position identification code 30 is a mark for identifying the position of the diffraction optical element 1 in the molding die. In the example of FIG. 9, since there are 100 parts for molding the diffractive optical element 1 in one molding mold, it is possible to specify at which position among these 100 parts the diffractive optical element 1 is molded. A position identification code 30 is provided as a code. In the example of FIG. 1, an example of "X49, Y53" is shown, which is the 49th column in the X direction (horizontal direction in FIGS. 9 and 10) and in the Y direction (FIG. 9, 10). It indicates that it is the position of the 53rd row in the vertical direction at 10. It should be noted that the display is not limited to the column number and the row number as in this example, and may be numerical values in order from 1. Further, the mold identification code 20 and the position identification code 30 may be combined to form a single code having both functions. For example, "900A-X49Y53" may be used as an example in the above case.

本実施形態では、回折光学素子1を凹凸形状が設けられている面の法線方向から見て左半分の矩形領域に第1符号領域、右半分の矩形領域に第2符号領域が配置され、第1符号領域および第2符号領域は、それぞれ成形型識別符号20及び位置識別符号30のうち1つずつ別の符号を含む構成としている。具体的には、第1符号領域に成形型識別符号20を含む場合は、第2符号領域には位置識別符号30が含まれ、またその逆の組み合わせもあり得る。すなわち、成形型識別符号20と位置識別符号30は、十分な間隔を空けて配置されており、これにより両者を別の符号であるとして認識することができる。
また、成形型識別符号20と位置識別符号30とを区別できるように識別用の特定の符号をそれぞれに設けるようにしてもよい。例えば、成形型識別符号20及び位置識別符号30それぞれの頭文字に固有記号を付与してもよい。具体的には、例えば、成形型識別符号20には「M(Master)」を、位置識別符号30のX座標には「X(X−Coordinate)」、Y座標には「Y(Y−Coordinate)」を付与する。
成形型識別符号20と位置識別符号30とを備えていることにより、いずれの成形型のどの位置で製造されたのかが、個片化された回折光学素子1であっても、容易に特定が可能である。
In the present embodiment, the first code region is arranged in the rectangular region on the left half and the second code region is arranged in the rectangular region on the right half when the diffraction optical element 1 is viewed from the normal direction of the surface on which the concave-convex shape is provided. The first code region and the second code region are configured to include one of the mold identification code 20 and the position identification code 30, respectively. Specifically, when the molding type identification code 20 is included in the first code area, the position identification code 30 is included in the second code area, and vice versa. That is, the mold identification code 20 and the position identification code 30 are arranged at a sufficient distance from each other, so that they can be recognized as different codes.
Further, a specific identification code may be provided for each so that the molding type identification code 20 and the position identification code 30 can be distinguished from each other. For example, a unique symbol may be added to each acronym of the molding type identification code 20 and the position identification code 30. Specifically, for example, "M (Master)" is used for the mold identification code 20, "X (X-Coordinate)" is used for the X coordinate of the position identification code 30, and "Y (Y-Coordinate)" is used for the Y coordinate. ) ”Is given.
By providing the molding die identification code 20 and the position identification code 30, it is possible to easily identify which molding die and which position the product was manufactured in, even if the diffractive optical element 1 is individualized. It is possible.

欠陥マーク40は、所定の寸法に形成されたマークであって、目視検査時に検査員が参照するために設けられている。又は、検査装置による自動検査での判定基準に用いてもよい。例えば、40μmよりも大きな欠陥については不良品とするという検査規格を設定したとしても、検査員の訓練だけによってその大きさを判別可能とすることは難しい。また、検査員毎の判断基準を統一することも難しい。そこで、欠陥のおそれがある部位を欠陥マーク40と比較して観察可能とすることにより、検査合否判定精度及び検査タクト向上を高め、また、検査員スキルの育成を容易にすることが可能である。 The defect mark 40 is a mark formed to a predetermined size and is provided for reference by an inspector during a visual inspection. Alternatively, it may be used as a criterion for automatic inspection by an inspection device. For example, even if an inspection standard is set that a defect larger than 40 μm is regarded as a defective product, it is difficult to determine the size only by training an inspector. It is also difficult to unify the judgment criteria for each inspector. Therefore, by making it possible to observe the part where there is a possibility of a defect in comparison with the defect mark 40, it is possible to improve the accuracy of inspection pass / fail judgment and the improvement of inspection tact, and to facilitate the development of inspector skills. ..

欠陥マーク40を1つ設ける場合には、その寸法は、欠陥と判断する閾値となる寸法としたり、閾値より僅かに小さな寸法としたりすることが望ましい。例えば、上述するように40μmよりも大きな欠陥を不良品とする場合には、欠陥マーク40は、40μm×40μmの正方形としたり、直径40μmの円形としたりするか、又は、30μm×30μmの正方形としたり、直径30μmの円形としたりするとよい。また、正方形や円形に限らず、長方形や楕円形等としてもよい。さらに、発生する欠陥の傾向がわかっているのであれば、その欠陥に近い形状に欠陥マーク40を構成して、検査時に比較を容易にしてもよい。例えば、髪の毛の付着が欠陥として多く発生するような場合には、例えば、10μm×2000μmの長方形に欠陥マーク40を構成してもよい。 When one defect mark 40 is provided, it is desirable that the dimension be a threshold value for determining a defect or a dimension slightly smaller than the threshold value. For example, when a defect larger than 40 μm is regarded as a defective product as described above, the defect mark 40 is a square of 40 μm × 40 μm, a circle of 40 μm in diameter, or a square of 30 μm × 30 μm. Alternatively, it may be a circle with a diameter of 30 μm. Further, the shape is not limited to a square or a circle, but may be a rectangle, an ellipse, or the like. Further, if the tendency of the defect to be generated is known, the defect mark 40 may be formed in a shape close to the defect to facilitate comparison at the time of inspection. For example, when the adhesion of hair occurs frequently as a defect, the defect mark 40 may be formed in a rectangle of, for example, 10 μm × 2000 μm.

また、本実施形態では、寸法が異なる3つの欠陥マーク40a,40b,40cを大きさ順に並べて配置している。本実施形態では、上述したように、40μmよりも大きな欠陥を不良品と想定した場合、これに対応して、欠陥マーク40aは、40μm×40μmの正方形とし、欠陥マーク40bは、30μm×30μmの正方形とし、欠陥マーク40aは、20μm×20μmの正方形としている。このように、一定の割合で徐々に寸法が変化する欠陥マーク40を並べて配置することにより、検査員が対象物(欠陥のおそれのある部位)を観察するときに、その大きさを素早くかつ精度良く把握する効果が期待できる。なお、欠陥マーク40a,40b,40cそれぞれの大きさを示す数字等を各欠陥マークの近くにさらに配置してもよい。 Further, in the present embodiment, three defect marks 40a, 40b, and 40c having different dimensions are arranged side by side in order of size. In the present embodiment, as described above, when a defect larger than 40 μm is assumed to be a defective product, the defect mark 40a is a square of 40 μm × 40 μm, and the defect mark 40b is 30 μm × 30 μm. It is a square, and the defect mark 40a is a square of 20 μm × 20 μm. By arranging the defect marks 40 whose dimensions gradually change at a constant rate in this way, when the inspector observes the object (part where there is a possibility of defect), the size can be quickly and accurately determined. You can expect the effect of grasping well. In addition, numbers or the like indicating the sizes of the defect marks 40a, 40b, and 40c may be further arranged near each defect mark.

切断位置マーク50は、多面付け体500を切断して個片の回折光学素子1とするときに切断する位置の目安とするためのマークである。なお、切断位置マーク50は、図1のように切断後に回折光学素子1上に残っていてもよいし、切断時に除去されて回折光学素子1上には残らないように構成してもよい。 The cutting position mark 50 is a mark used as a guide for the cutting position when the multi-imposition body 500 is cut into individual pieces of the diffractive optical element 1. The cutting position mark 50 may remain on the diffractive optical element 1 after cutting as shown in FIG. 1, or may be configured so as to be removed at the time of cutting and not remain on the diffractive optical element 1.

図11は、異物検査を説明する図である。
本実施形態の回折光学素子1では、異物検査時に、例えば、図11に示すように、異物Pが観察された場合、欠陥マーク40と異物Pとを顕微鏡の同一視野内で対比観察が可能であり、目視検査を精度よく、かつ、素早く容易に行なうことが可能である。そして、この検査を複数の検査員によって行なう場合に、欠陥マーク40が設けられていることにより検査員による検査精度のばらつきを抑え、安定した高精度の検査を実現可能である。
又は画像解析による自動検査を行う場合、欠陥マーク40を画像解析における校正値とすることができ、多面付け体の検査感度のバラツキを抑えることで高精度の検査を実現可能である。
FIG. 11 is a diagram illustrating a foreign matter inspection.
In the diffractive optical element 1 of the present embodiment, when the foreign matter P is observed during the foreign matter inspection, for example, as shown in FIG. 11, the defect mark 40 and the foreign matter P can be compared and observed in the same field of view of the microscope. Therefore, it is possible to perform a visual inspection with high accuracy, quickly and easily. When this inspection is performed by a plurality of inspectors, it is possible to suppress variations in inspection accuracy by the inspectors and realize stable and high-precision inspections by providing the defect mark 40.
Alternatively, when performing automatic inspection by image analysis, the defect mark 40 can be used as a calibration value in image analysis, and high-precision inspection can be realized by suppressing variations in inspection sensitivity of the multi-imposition body.

ここで、図11に示すような異物等の検査を行う場合、異物等の欠陥を見やすくするために、顕微鏡観察時の照明の状態を切り替えることが行われる場合が多い。すなわち、複数個の発光部を備えた照明装置の全てを発光させたり、一部のみを発光させたりして、観察が行われる。また、照明装置の角度及び位置を調整する場合もある。従来、光学素子にマークを付与する場合、単にマークの形状で凸形状、又は、凹形状としたり、規則的に配列されたラインアンドスペースパターンと呼ばれるパターンをマークに形成したりしていた。
しかし、照明の状態によっては、従来のマークでは、視認性が悪くなる場合があった。そこで、本実施形態では、成形型識別符号20、位置識別符号30、欠陥マーク40、切断位置マーク50の全てのマークについて、視認性を向上させるための特殊なパターンを構成している。なお、以下の説明では、成形型識別符号20、位置識別符号30、欠陥マーク40、切断位置マーク50の総称として、単にマークとも呼ぶこととする。
Here, when inspecting a foreign substance or the like as shown in FIG. 11, in many cases, the lighting state at the time of microscopic observation is switched in order to make it easier to see defects such as the foreign substance. That is, observation is performed by causing all of the lighting devices provided with the plurality of light emitting units to emit light or only a part of the lighting device to emit light. In addition, the angle and position of the lighting device may be adjusted. Conventionally, when a mark is given to an optical element, the mark is simply formed into a convex or concave shape, or a regularly arranged pattern called a line-and-space pattern is formed on the mark.
However, depending on the lighting conditions, the conventional mark may have poor visibility. Therefore, in the present embodiment, a special pattern for improving visibility is configured for all the marks of the mold identification code 20, the position identification code 30, the defect mark 40, and the cutting position mark 50. In the following description, the mold identification code 20, the position identification code 30, the defect mark 40, and the cutting position mark 50 are collectively referred to as a mark.

図12は、成形型識別符号20が形成された領域を拡大して示した図である。
図13は、欠陥マーク40が形成された領域を拡大して示した図である。
本実施形態の成形型識別符号20及び欠陥マーク40には、回折格子を構成する凹凸形状が形成されている。また、図示しないが、位置識別符号30及び切断位置マーク50についても、同様な回折格子を構成する凹凸形状が形成されている。
FIG. 12 is an enlarged view showing a region in which the mold identification code 20 is formed.
FIG. 13 is an enlarged view showing a region where the defect mark 40 is formed.
The molding type identification code 20 and the defect mark 40 of the present embodiment are formed with an uneven shape constituting a diffraction grating. Further, although not shown, the position identification code 30 and the cutting position mark 50 also have a concave-convex shape forming a similar diffraction grating.

図14は、成形型識別符号20等に形成されている凹凸形状を説明する図である。
本実施形態のマークに設けられた凹凸形状は、図14(a)に示す3μm×3μmの大きさの回折格子が配列された領域を1つの単位(以下、単位領域1001とする)としている。そして、この単位領域1001は、マーク内に複数が密接して並べて配列されている。本実施形態で単位領域1001に構成されている回折格子は、2レベルの回折格子であって、その凹凸形状は、回折格子が形成されている面の法線方向から見て凸部と凹部との境界が曲線と複数の線分を繋げた折れ線との双方を含んでいる。なお、図14(a)では、黒く示した部位が、凸形状である。
ここで、例えば単位領域が500μm等、単位領域がマークよりも大きいサイズからマークのサイズに切り出した形状でも良く、この形態でも光を広い範囲に出射することができる。ただしこの形態の場合、設計時に意図した照射スポットと同じ位置に大半の光が出射されるものの、その強度バランスは設計時に意図した強度バランスと大きな乖離が起こることがあり、例えば矩形のマークの片側のエッジは視認性が高いが逆側のエッジの視認性が低い等、マークからの出射光に偏ることがある。そのため、単位領域のサイズはマークよりも小さいことが望ましい。
FIG. 14 is a diagram for explaining the uneven shape formed on the mold identification code 20 and the like.
The uneven shape provided on the mark of the present embodiment has a region in which a diffraction grating having a size of 3 μm × 3 μm shown in FIG. 14 (a) is arranged as one unit (hereinafter, referred to as a unit region 1001). A plurality of the unit regions 1001 are closely arranged and arranged in the mark. The diffraction grating formed in the unit region 1001 in the present embodiment is a two-level diffraction grating, and the uneven shape thereof includes a convex portion and a concave portion when viewed from the normal direction of the surface on which the diffraction grating is formed. The boundary includes both a curve and a polygonal line connecting multiple line segments. In FIG. 14A, the portion shown in black has a convex shape.
Here, for example, the unit area may be cut out from a size larger than the mark to the size of the mark, such as 500 μm, and even in this form, light can be emitted in a wide range. However, in the case of this form, although most of the light is emitted at the same position as the irradiation spot intended at the time of design, the intensity balance may greatly deviate from the intensity balance intended at the time of design, for example, one side of a rectangular mark. The edge of the mark has high visibility, but the edge on the opposite side has low visibility, and the light emitted from the mark may be biased. Therefore, it is desirable that the size of the unit area is smaller than the mark.

本実施形態の単位領域1001は、対応する波長の光が照射されると、図14(b)に示すような5×5個の照射スポットSPが波数空間上で等間隔に並んだパターンを構成する光を出射する。マークには、この単位領域1001が密接して配列されているので、対応する波長の光がマークに照射されると、図14(b)に示すような5×5個の照射スポットSPが波数空間上で等間隔に並んだパターンを構成する光が出射される。
このような所望の照射パターン(図14(b))に光を回折させる回折格子パターン(図14(a))の設計は、例えば、IFTA(Iterative Fourier Transform Algorithm)を利用することができる。このIFTAは、図形を動かしながらフーリエ変換を繰り返す設計手法であり、一般的に用いられている。このIFTAを用いれば、高速でターゲット(設計狙い)に対して非常に精度の高い回折格子の設計が可能である。
単位領域1001から出射されるパターンについては、図14(b)に示した形態に限らず、他のパターンとしてもよい。ただし、単位領域1001から出射されるパターンは、広い範囲に出射される回折格子とすることが、様々な方向からの視認性を向上させるために望ましい。
The unit region 1001 of the present embodiment constitutes a pattern in which 5 × 5 irradiation spots SP as shown in FIG. 14B are arranged at equal intervals in the wave number space when light of the corresponding wavelength is irradiated. It emits light. Since the unit regions 1001 are closely arranged on the mark, when the mark is irradiated with light having a corresponding wavelength, 5 × 5 irradiation spots SP as shown in FIG. 14B have wave numbers. Light that constitutes a pattern arranged at equal intervals in space is emitted.
For the design of the diffraction grating pattern (FIG. 14 (a)) for diffracting light into such a desired irradiation pattern (FIG. 14 (b)), for example, IFTA (Iterative Fourier Transform Algorithm) can be used. This IFTA is a design method that repeats the Fourier transform while moving a figure, and is generally used. By using this IFTA, it is possible to design a diffraction grating at high speed and with extremely high accuracy for a target (design aim).
The pattern emitted from the unit region 1001 is not limited to the form shown in FIG. 14B, and may be another pattern. However, it is desirable that the pattern emitted from the unit region 1001 is a diffraction grating emitted in a wide range in order to improve visibility from various directions.

図15は、単位領域に構成することが望ましい回折格子の他の例を示す図である。
図15(a)に示すように、8μm×8μmの大きさの回折格子が配列された領域を単位領域1002としている。この回折格子も、2レベルの回折格子であって、その凹凸形状は、回折格子が形成されている面の法線方向から見て凸部と凹部との境界が曲線と複数の線分を繋げた折れ線との双方を含んでいる。そして、この単位領域1002は、対応する波長の光が照射されると、図15(b)に示すような11×11個の照射スポットSPが波数空間上で等間隔に並んだパターンを構成する光を出射する。
FIG. 15 is a diagram showing another example of a diffraction grating that is preferably configured in a unit region.
As shown in FIG. 15A, the region in which the diffraction gratings having a size of 8 μm × 8 μm are arranged is defined as the unit region 1002. This diffraction grating is also a two-level diffraction grating, and its uneven shape is such that the boundary between the convex portion and the concave portion when viewed from the normal direction of the surface on which the diffraction grating is formed connects a curved line and a plurality of line segments. Includes both with a polygonal line. When the unit region 1002 is irradiated with light of the corresponding wavelength, 11 × 11 irradiation spots SP as shown in FIG. 15B form a pattern in which 11 × 11 irradiation spots SP are arranged at equal intervals in the wave number space. Emit light.

図14(a)及び図15(a)のいずれの回折格子も、その凹凸形状は、前記法線方向から見て凸部と凹部との境界が曲線と複数の線分を繋げた折れ線との双方を含んでいる。そして、この凹凸形状は、凹凸形状が設けられている面の法線方向から見て凸部と凹部との境界が複数の方向に向いて配置されている。これにより、様々な方向から照射される光を様々な方向へ出射させることができ、光散乱性の透明異物や不透明な異物やキズ等を見るために照明の方向を変える場合においても、マークが光を曲げる構造にすることで、種々の方向からの光源に対するベース基材とマークの散乱及び透過の挙動に明確に差異をつけることが可能となり、視認性の優れたマークとすることができる。 In each of the diffraction gratings of FIGS. 14 (a) and 15 (a), the concave-convex shape is a polygonal line in which the boundary between the convex portion and the concave portion is a curved line and a plurality of line segments when viewed from the normal direction. Both are included. The concave-convex shape is arranged so that the boundary between the convex portion and the concave portion faces in a plurality of directions when viewed from the normal direction of the surface on which the concave-convex shape is provided. As a result, light emitted from various directions can be emitted in various directions, and even when the direction of illumination is changed to see light-scattering transparent foreign matter, opaque foreign matter, scratches, etc., the mark is displayed. By adopting a structure that bends light, it is possible to make a clear difference in the scattering and transmission behavior of the base base material and the mark with respect to the light source from various directions, and the mark with excellent visibility can be obtained.

ここで、対応する波長の光は、適宜選択して単位領域1001(又は単位領域1002)の回折格子を設計すればよいが、観察時に用いる光の波長に近いことが、視認性を向上させるために望ましい。本実施形態では、可視光で観察するので、550nmの波長の光で上記パターンを出射する回折格子を単位領域1001に構成している。
観察時の照明装置はいわゆる暗視野照明と呼ばれる、斜めから照射する照明装置であることが多い。この照明光をマーカーで曲げて対物レンズに入れることを想定すると、本実施形態で示す照射スポットSPのうちどれかは、8度以上、より好ましくは、10度以上の回折角を持つことが望ましい。
Here, the light of the corresponding wavelength may be appropriately selected to design the diffraction grating of the unit region 1001 (or the unit region 1002), but the wavelength close to the wavelength of the light used at the time of observation improves the visibility. Desirable for. In the present embodiment, since the observation is performed with visible light, a diffraction grating that emits the above pattern with light having a wavelength of 550 nm is configured in the unit region 1001.
The illumination device for observation is often a so-called dark field illumination, which illuminates from an angle. Assuming that this illumination light is bent by a marker and put into the objective lens, it is desirable that any of the irradiation spots SP shown in the present embodiment has a diffraction angle of 8 degrees or more, more preferably 10 degrees or more. ..

図16は、比較例と本実施形態とについて視認性を評価した結果を示す図である。
暗視野照明を利用する方法では、対物レンズに光が直接入らないように斜め等から光を照射することにより、マークで散乱又は回折された光のみを観察することができるため、明視野照明を利用する方法と比較してマーク視認性が向上する。これは、明視野を採用する比較例1の場合に比べて、比較例2の結果が改善していることからもわかる。
FIG. 16 is a diagram showing the results of evaluating the visibility of the comparative example and the present embodiment.
In the method using dark-field illumination, by irradiating light from an angle or the like so that the light does not directly enter the objective lens, only the light scattered or diffracted by the mark can be observed. Mark visibility is improved compared to the method used. This can be seen from the fact that the result of Comparative Example 2 is improved as compared with the case of Comparative Example 1 in which the bright field is adopted.

回折格子は、その設計によって回折角を任意に設定可能である。そこで、形状の簡単なラインアンドスペースパターン(図16中では、L/Sとして示す)を用いて、マーク視認性を確認するためにライン幅の異なるマーク基材を作製し、検査視認性評価を実施した。なお、ラインアンドスペースのパターンも回折格子として光を回折する機能を備えている。ライン幅は、4μmと2μmとの2種類を評価した。
その結果、4μm幅の比較例2に対し、2μm幅の比較例3の方が、マーク視認性が向上することが確認できた。
また、回折角の理論式sinθ=λ/pitchで回折角を算出すると、ライン幅4μmの比較例2の回折角は4度に対し、ライン幅2μmの比較例3は8度となり、回折角が大きい方が、視認性が向上することがわかる。
以上により、1次光の回折角は、8度以上であることが望ましく、より好ましくは、10度以上が望ましい。
The diffraction grating can be arbitrarily set by its design. Therefore, using a line-and-space pattern with a simple shape (indicated as L / S in FIG. 16), mark base materials having different line widths are prepared in order to confirm the mark visibility, and the inspection visibility is evaluated. Carried out. The line-and-space pattern also has a function of diffracting light as a diffraction grating. Two types of line widths, 4 μm and 2 μm, were evaluated.
As a result, it was confirmed that the mark visibility was improved in Comparative Example 3 having a width of 2 μm as compared with Comparative Example 2 having a width of 4 μm.
Further, when the diffraction angle is calculated by the theoretical formula of the diffraction angle sin θ = λ / pitch, the diffraction angle of Comparative Example 2 having a line width of 4 μm is 4 degrees, whereas that of Comparative Example 3 having a line width of 2 μm is 8 degrees. It can be seen that the larger the size, the better the visibility.
Based on the above, the diffraction angle of the primary light is preferably 8 degrees or more, more preferably 10 degrees or more.

しかし、ラインアンドスペースパターンは、暗視野照明の照射方向に対し基材セット位置(マークライン配列方向)を90度回転するとマークの視認性が低下することが確認された(比較例4)。
この課題を改善する為に、1次回折角が直交する2軸上にそれぞれ2つ以上を有するDOEパターンを展開したマーク基材を作製し、検査視認性評価を実施した結果、基材セット位置(マークライン配列方向)を0度から90度回転してもマーク視認性は変化せず、さらに視認性が大幅に向上した(本実施形態)。
以上により、1次回折光が少なくとも4つ以上かつ2軸方向以上のパターンを出射する形態が望ましいといえる。
However, it was confirmed that in the line-and-space pattern, the visibility of the mark deteriorates when the base material set position (mark line arrangement direction) is rotated 90 degrees with respect to the irradiation direction of the dark field illumination (Comparative Example 4).
In order to improve this problem, a mark base material having two or more DOE patterns developed on two axes whose primary diffraction angles are orthogonal to each other was prepared, and an inspection visibility evaluation was performed. As a result, the base material set position ( The mark visibility did not change even when the mark line arrangement direction was rotated from 0 degrees to 90 degrees, and the visibility was further improved (this embodiment).
From the above, it can be said that it is desirable that the primary diffracted light emits at least four or more patterns and two or more axial directions.

また、マークに回折格子を構成する方法としては、本実施形態では、回折格子10を作製する工程を利用して回折格子10の作製と同時に作成することができ、簡単に作製が可能である。したがって、本実施形態のマークを備えることによって、回折光学素子1の製造コストが上昇することはない。 Further, as a method of forming a diffraction grating on the mark, in the present embodiment, the diffraction grating 10 can be produced at the same time as the production of the diffraction grating 10 by using the step of producing the diffraction grating 10, and the production can be easily performed. Therefore, the manufacturing cost of the diffractive optical element 1 does not increase by providing the mark of the present embodiment.

回折格子で構成されたマークの散乱特性及び透過特性を検証する上では、マークよりも小さい、又はマークと同程度のスポットビームを当て、散乱光及び透過光をスクリーンに投影して観察する、又は散乱光及び透過光をCMOSやCCD等のディテクタで直接観察する、という手段が挙げられる。
あるいは、マークの形状を同定し、シミュレーションによって散乱特性及び透過特性を検証することができる。具体的には、顕微鏡又はSEM等で上部からの絵柄を取得し、輪郭を抽出することでシミュレーションの平面図の入力値とすることができ、AFMやSEM等で凹凸高さを取得することができれば、シミュレーションの高さ方向の入力値とすることができる。このシミュレーションはフーリエ変換等によるThin modelとRCWA又はFDTD等によるRigorous modelのどちらでも良い。前記Thin modelを用いる場合、前記凹凸高さは位相差に変換して入力することで高さ方向の入力値とすることができる。前記Rigorous modelを用いる場合、前記凹凸高さをそのままシミュレーション高さの入力値とでき、さらにはAFMやSEMによる凹凸高さは、測定結果の平均値としてよい。
In verifying the scattering and transmission characteristics of a mark composed of a diffraction grating, a spot beam smaller than the mark or similar to the mark is applied, and the scattered light and transmitted light are projected onto a screen for observation. A means of directly observing the scattered light and the transmitted light with a detector such as CMOS or CCD can be mentioned.
Alternatively, the shape of the mark can be identified and the scattering and transmission characteristics can be verified by simulation. Specifically, by acquiring the pattern from the upper part with a microscope or SEM and extracting the contour, it can be used as the input value of the plan view of the simulation, and the height of the unevenness can be acquired with AFM or SEM. If possible, it can be an input value in the height direction of the simulation. This simulation may be either a Thin model by Fourier transform or the like and a Rigorous model by RCWA or FDTD or the like. When the Thin model is used, the height of the unevenness can be converted into a phase difference and input to obtain an input value in the height direction. When the Rigorous model is used, the unevenness height can be used as an input value of the simulation height as it is, and the unevenness height by AFM or SEM may be an average value of the measurement results.

光源の形態としては、可視光の代表値である550nmの波長を使うことができ、偏角0度と90度といったような直交する直線偏光による特性をそれぞれ算出し、その平均値としてよい。ここで前記位相差を算出する場合、又は前記シミュレーション高さを使う場合、基材及び光学素子部の屈折率が必要となるが、この屈折率は、光学素子の材料の組成から想定される代表値を入力してもよく、例えばホウケイ酸ガラスであれば550nmの波長に対して1.45から1.5の範囲の屈折率となり、一般的な光硬化性樹脂であれば1.45から1.6の範囲の屈折率になることが多い。一方で光学素子の個片サイズが大きい場合などは、エリプソメーター等の測定機で前記屈折率を取得することができ、その値を入力してもよい。 As the form of the light source, a wavelength of 550 nm, which is a typical value of visible light, can be used, and characteristics due to orthogonal linearly polarized light such as deviation angles of 0 degrees and 90 degrees may be calculated and used as the average value. Here, when calculating the phase difference or using the simulation height, the refractive index of the base material and the optical element portion is required, and this refractive index is a representative assumed from the composition of the material of the optical element. You may enter a value, for example, for borosilicate glass, the refractive index will be in the range of 1.45 to 1.5 for a wavelength of 550 nm, and for general photocurable resins, 1.45 to 1. Often the index of refraction is in the range of 6.6. On the other hand, when the individual piece size of the optical element is large, the refractive index can be acquired by a measuring device such as an ellipsometer, and the value may be input.

図17は、本実施形態の欠陥マークを備えた回折光学素子を、従来の欠陥マークを備えた比較例と対比を行った結果を示す図である。
図17に示した対比において用意したサンプルは、欠陥マークにラインアンドスペースを構成した従来の形態を比較例1から比較例3とし、欠陥マークに回折格子を構成し本実施形態のサンプルを実施例1から実施例3とした。なお、図17では、欠陥マーク40に相当する位置を拡大して示している。また、図17の欠陥マークは、4つ設けた構成となっている。
FIG. 17 is a diagram showing the result of comparing the diffractive optical element provided with the defect mark of the present embodiment with the conventional comparative example having the defect mark.
As the sample prepared in the comparison shown in FIG. 17, the conventional form in which the line and space is formed on the defect mark is referred to as Comparative Example 1 to Comparative Example 3, and the sample of the present embodiment is provided on the defect mark by forming a diffraction grating. From 1 to Example 3. In FIG. 17, the position corresponding to the defect mark 40 is enlarged and shown. Further, the defect marks in FIG. 17 have a configuration in which four are provided.

比較例1から比較例3は、マークの構成は同じラインアンドスペースであるが、照明条件が異なっている。比較例1は、顕微鏡の対物レンズ周囲に配置されたライトを全て点灯した照明状態(以下、明視野)である。比較例2は、対物レンズ周囲に配置されたライトを一部消灯した照明状態(以下、暗視野)である。比較例3は、対物レンズ周囲に配置されたライトの一部を消灯し、微調整した照明状態(以下、特殊暗視野)である。
同様に、実施例1から実施例3は、マークの構成は同じ回折格子であるが、照明条件が異なっている。実施例1は、明視野であり、実施例2は、暗視野であり、実施例3は、特殊暗視野である。
In Comparative Examples 1 to 3, the mark configurations are the same line and space, but the lighting conditions are different. Comparative Example 1 is an illumination state (hereinafter, bright field) in which all the lights arranged around the objective lens of the microscope are turned on. Comparative Example 2 is an illumination state (hereinafter, dark field) in which the lights arranged around the objective lens are partially turned off. Comparative Example 3 is a finely adjusted illumination state (hereinafter referred to as a special dark field) in which a part of the lights arranged around the objective lens is turned off.
Similarly, in Examples 1 to 3, the mark configuration is the same diffraction grating, but the illumination conditions are different. Example 1 is a bright field, Example 2 is a dark field, and Example 3 is a special dark field.

図17(a)から図17(c)に示すように、比較例1から比較例3では、照明条件の変化によって欠陥マークが見えにくいものがある。これらに対して、図17(d)から図17(f)に示すように、実施例1から実施例3では、照明条件が変わっても欠陥マークの全面及び輪郭がはっきりと視認できる。なお、図17では、白黒写真として示したため、比較例と実施例との差異が分かりにくいかもしれないが、実際の観察視野においては、図17に示した以上に顕著な差異が比較例と実施例との間に表れていた。 As shown in FIGS. 17 (a) to 17 (c), in Comparative Examples 1 to 3, the defect mark may be difficult to see due to changes in lighting conditions. On the other hand, as shown in FIGS. 17 (d) to 17 (f), in the first to third embodiments, the entire surface and the outline of the defect mark can be clearly seen even if the lighting conditions are changed. Since it is shown as a black-and-white photograph in FIG. 17, it may be difficult to understand the difference between the comparative example and the example, but in the actual observation field of view, the difference more remarkable than that shown in FIG. It appeared between the example.

以上説明したように、本実施形態の回折光学素子1は、成形型識別符号20と、位置識別符号30と、欠陥マーク40と、切断位置マーク50との全てのマークに、回折格子を構成した。よって、照明条件に寄らずに、視認性の良好なマークとすることができる。
(変形形態)
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の範囲内である。
As described above, the diffraction optical element 1 of the present embodiment has a diffraction grating formed on all the marks of the molding type identification code 20, the position identification code 30, the defect mark 40, and the cutting position mark 50. .. Therefore, the mark with good visibility can be obtained regardless of the lighting conditions.
(Transformed form)
Not limited to the embodiments described above, various modifications and changes are possible, and these are also within the scope of the present invention.

(1)実施形態において、マークに構成した回折格子は、その凹凸形状は、回折格子が形成されている面の法線方向から見て凸部と凹部との境界が曲線と複数の線分を繋げた折れ線との双方を含んでいる複雑な構成をしている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、マークに構成する回折格子は、図4に示したようなグレーティングセルアレイとしてもよい。ただし、グレーティングセルアレイをマークに構成する場合には、マークの幅の狭い部分であっても複数種類の回折格子が配列されるようにすることが望ましい。 (1) In the embodiment, the uneven shape of the diffraction grating formed as a mark is such that the boundary between the convex portion and the concave portion is a curved line and a plurality of line segments when viewed from the normal direction of the surface on which the diffraction grating is formed. An example of a complicated configuration including both a connected polygonal line and an example was explained. Not limited to this, for example, the diffraction grating formed on the mark may be a grating cell array as shown in FIG. However, when the grating cell array is formed as a mark, it is desirable that a plurality of types of diffraction gratings are arranged even in a portion where the width of the mark is narrow.

(2)実施形態において、マークに設けられる回折格子は、回折光学素子1の本来の目的とする光学的機能を発揮する光学機能領域である回折格子10とは異なるものである例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、マークに設けられる回折格子は、回折光学素子1の本来の目的とする光学的機能を発揮する光学機能領域である回折格子10と同じ構成の回折格子としてもよい。これにより、製造工程をより簡単にすることができる。さらには、マークに設けられる回折格子と、光学的機能を発揮する光学機能領域である回折格子10とは、凹凸の高さを別々にしても、同一にしても良い。同一の高さにする場合、例えばリソグラフィ工程で型の製造する時等、製造工程を簡単にすることができる。 (2) In the embodiment, the diffraction grating provided on the mark will be described with reference to an example in which the diffraction grating 10 is different from the diffraction grating 10 which is an optical functional region exhibiting the original intended optical function of the diffraction optical element 1. did. Not limited to this, for example, the diffraction grating provided on the mark may be a diffraction grating having the same configuration as the diffraction grating 10 which is an optical functional region that exerts the originally intended optical function of the diffraction optical element 1. As a result, the manufacturing process can be simplified. Further, the diffraction grating provided on the mark and the diffraction grating 10 which is an optical functional region that exerts an optical function may have different or the same height of unevenness. When the heights are the same, the manufacturing process can be simplified, for example, when the mold is manufactured in the lithography process.

ここで述べた前記凹凸の高さとは、AFMやSEM等で観察できる、数十μmの観察エリアを部分的に抜き出し、パターン形状凸部と凹部、または凸部と凸部の平均高低差で定義することが望ましい。具体的には、図7で示すような多段階構造の場合は凸部が複数あるが、11a−3と11a−0の間のみならず、11a−3と11a−2、あるいは11a−3と11a−1といったように、平均高低差を定義する上でどの段階を使ってもよい。なぜなら、多段階構造の型の製造工程において、どの段階を作りこむ場合でも、同時にマークを作りこむことができるからである。
さらには、マークに設けられる回折格子と光学的機能を発揮する光学機能領域である回折格子の上記平均高低差を比較する場合、約30%の差があっても同一の高さとみなすことができる。なぜなら、図14で示すように、回折光学素子のパターン幅はサブミクロンまたはそれ以下のサイズになることが多く、このような微細パターンの加工においては、パターン幅に応じてリソグラフィ工程のエッチング深さが変化するなど、大きな製造エラーが発生することが多いためである。
The height of the unevenness described here is defined by a partial extraction of an observation area of several tens of μm that can be observed by AFM, SEM, etc., and the average height difference between the convex and concave parts of the pattern shape or the convex and convex parts. It is desirable to do. Specifically, in the case of the multi-stage structure as shown in FIG. 7, there are a plurality of convex portions, but not only between 11a-3 and 11a-0, but also between 11a-3 and 11a-2, or 11a-3. Any step may be used to define the average height difference, such as 11a-1. This is because, in the manufacturing process of a multi-stage mold, marks can be created at the same time regardless of which stage is created.
Furthermore, when comparing the average height difference between the diffraction grating provided on the mark and the diffraction grating which is an optical functional region that exerts an optical function, even if there is a difference of about 30%, it can be regarded as the same height. .. This is because, as shown in FIG. 14, the pattern width of the diffractive optical element is often submicron or smaller, and in the processing of such a fine pattern, the etching depth of the lithography process depends on the pattern width. This is because large manufacturing errors often occur, such as changes in.

(3)実施形態において、光学素子の本来の目的とする光学的機能を発揮する光学機能領域が回折格子10である回折光学素子1を例に挙げて説明した。これに限らず、例えば、光学素子の本来の目的とする光学的機能を発揮する光学機能領域は、例えば、マイクロレンズアレイ等としてもよく、回折光学素子に限らず他の構成の光学素子に本発明を適用してもよい。 (3) In the embodiment, the diffraction optical element 1 in which the optical functional region exhibiting the optical function originally intended of the optical element is the diffraction grating 10 has been described as an example. Not limited to this, for example, the optical functional region that exerts the optical function originally intended of the optical element may be, for example, a microlens array or the like, and is not limited to the diffractive optical element but may be an optical element having another configuration. The invention may be applied.

(4)実施形態において、マークに構成された回折格子は、2レベルの凹凸形状を備えている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、マークに構成する回折格子は、4レベルや8レベル等としてもよく、回折格子の凹凸形状の段数は適宜変更可能である。 (4) In the embodiment, the diffraction grating formed by the mark has been described with an example of having a two-level uneven shape. Not limited to this, for example, the diffraction grating formed in the mark may be 4 levels, 8 levels, or the like, and the number of steps of the uneven shape of the diffraction grating can be appropriately changed.

(5)実施形態において、回折光学素子1は、成形型識別符号20と、位置識別符号30と、欠陥マーク40と、切断位置マーク50とを備えている例を挙げて説明した。これに限らず、例えば、賦型形状を賦型する多面付け体500を個々に特定することができるユニークな可変の符号(以下、基材IDと呼ぶ)を各回折光学素子1に設けてもよい。基材IDは、例えば、多面付け体500を作製するために用意された基材1a毎にユニークな符号を設けることができる。この符号は、単なる連番であってもよいし、多面付け体500の賦形加工日時に関連する符号であってもよいし、それらに関連付けられたバーコードや2次元コード等の各種コードであってもよい。 (5) In the embodiment, the diffraction optical element 1 has been described with reference to an example in which the molding type identification code 20, the position identification code 30, the defect mark 40, and the cutting position mark 50 are provided. Not limited to this, for example, each diffractive optical element 1 may be provided with a unique variable code (hereinafter, referred to as a base material ID) capable of individually specifying the multiimposition body 500 that shapes the shaped shape. Good. For the base material ID, for example, a unique reference numeral can be provided for each base material 1a prepared for producing the multi-imposition body 500. This code may be a simple serial number, a code related to the shaping processing date and time of the multiimposition body 500, or various codes such as a bar code and a two-dimensional code associated with them. There may be.

(基材IDを設ける位置)
基材IDは、素子の光学特性に影響を与えないことが必要であり、通常は素子に光が当たる有効エリア外に付与することが好ましいが、使用する光に対して影響を与えない手法をとる場合はその限りではない。例えば、対象波長において実質透明なインキを用いる等する場合には、素子に光が当たる有効エリア内に基材IDを設けてもよい。
また光学素子面(微細凹凸側)にあってもその裏面にあってもよいが、賦型の前に付与する場合は、賦型プロセスへの影響を考慮し賦型面と逆の面に形成するのが好ましい。賦型の後に付与する場合は樹脂面でも裏面でもよく、個片化した後に付与する場合は、素子の側面に付与してもよい。側面に付与する手法は、素子の有効エリアが広く付与する場所が狭すぎる場合等に効果的であり、素子をピックアップした状態で付与する。
(Position where base material ID is provided)
It is necessary that the base material ID does not affect the optical characteristics of the element, and it is usually preferable to give the base material ID outside the effective area where the element is exposed to light, but a method that does not affect the light used is used. This is not the case when taking. For example, when a substantially transparent ink is used at a target wavelength, the base material ID may be provided in an effective area where the element is exposed to light.
Further, it may be on the optical element surface (fine uneven side) or on the back surface thereof, but when it is applied before the molding, it is formed on the surface opposite to the molding surface in consideration of the influence on the molding process. It is preferable to do so. When it is applied after molding, it may be applied to the resin surface or the back surface, and when it is applied after being individualized, it may be applied to the side surface of the element. The method of applying to the side surface is effective when the effective area of the element is wide and the place to apply is too narrow, and the element is applied in a picked-up state.

(基材IDを設けるタイミング)
賦型前の賦型用基材に付与、賦型後に付与、検査後に付与、ダイシング後の各チップに付与、といった工程が考えられる。チップに付与する基材IDは、チップサイズが小さい場合目視困難になるため、基材状態で工程を流す場合の利便性を考えた場合、賦型用基材に視認できる大きさの基材IDを付与するという運用と併用してもよい。
(Timing of setting the base material ID)
It is conceivable that the process is applied to the molding base material before shaping, added after molding, given after inspection, and given to each chip after dicing. Since the base material ID given to the chip is difficult to see when the chip size is small, the base material ID having a size that can be visually recognized as the shaping base material is considered when the process is carried out in the base material state. May be used in combination with the operation of granting.

(基材IDを設ける手法)
基材IDを付与する方法としてレーザマーキング、インクジェット、スタンプといった手法が適用可能である。必ずしも目視で識別できなくても、顕微鏡や深さセンシング装置等で、描画パターンをベース部に比べ識別できればよい。
レーザマーキングは各種方式があるが、付与する面の材質や描画サイズに応じて適宜方式を選定する。材料の蒸散を伴う手法は異物発生につながりやすく、樹脂材料に対する場合はエキシマーレーザが好ましい。ガラス基材に刻印する場合は破損しやすくなる懸念があるため、深さはなるべく浅くしたほうが良い(数μm以下)。また発泡や炭化といった樹脂材料を発色させる手法も適用できる。その場合、非描画部とのコントラストをつければよく、あらかじめ形成した背景凹凸パターンに対しレーザ照射で形状を変化させ、形状変化でコントラストをつけるといった手法でもよい。凹凸パターンは特に限定しないが、欠陥マークと同じ形状にすると後々視認しやすい。
また、基材IDを付与する方法としてインクジェットやスタンプ等でインキを付着する方式も用いることができる。スタンプを用いる場合は、基材毎に番号を変えられるようなものを用いる。使用するインキは産業用に通常使用されるものから、印字する面の材質、濡れ性等から適宜選択すればよいが、環境試験で消失しないものを選定する。また、使用する際の対象波長で実質透明である場合は、印字する場所の制限が緩和される。例えば赤外線用の光学素子の場合、赤外線を透過するインキを用いれば有効エリア内に印字することも可能である。その場合、基材IDの表示サイズを比較的大きくすることができ、検知が容易になる。また、レーザやインクジェット、スタンプといった手法は素子の有効エリアを避ける必要があるため、正確な描画位置制御が必要となるが、実質透明なインキを用いる場合は位置合わせの精度は緩和され、プロセスの尤度が広がる。
(Method of providing base material ID)
As a method for assigning a base material ID, a method such as laser marking, an inkjet, or a stamp can be applied. Even if it cannot always be visually identified, it is sufficient that the drawing pattern can be identified by comparing it with the base portion with a microscope, a depth sensing device, or the like.
There are various methods for laser marking, but the method is appropriately selected according to the material of the surface to be applied and the drawing size. A method involving evaporation of a material tends to lead to the generation of foreign matter, and an excimer laser is preferable for a resin material. When engraving on a glass substrate, there is a concern that it will be easily damaged, so the depth should be as shallow as possible (several μm or less). In addition, a method of developing a color of a resin material such as foaming or carbonization can also be applied. In that case, the contrast with the non-drawing portion may be added, and a method of changing the shape of the background uneven pattern formed in advance by laser irradiation and adding contrast by changing the shape may be used. The uneven pattern is not particularly limited, but if it has the same shape as the defect mark, it will be easier to see later.
Further, as a method of assigning the base material ID, a method of adhering ink by an inkjet, a stamp, or the like can also be used. When using a stamp, use one whose number can be changed for each base material. The ink to be used may be appropriately selected from those normally used for industrial purposes according to the material of the printing surface, wettability, etc., but the ink that does not disappear in the environmental test is selected. Further, when the target wavelength at the time of use is substantially transparent, the restriction on the printing place is relaxed. For example, in the case of an optical element for infrared rays, it is possible to print in the effective area by using an ink that transmits infrared rays. In that case, the display size of the base material ID can be made relatively large, and detection becomes easy. In addition, since it is necessary to avoid the effective area of the element in methods such as laser, inkjet, and stamping, accurate drawing position control is required, but when using substantially transparent ink, the alignment accuracy is relaxed and the process Likelihood increases.

上記基材IDを個々の回折光学素子に設けることにより、個片化された回折光学素子自体から、賦型された基材自体のロットを識別することができる。基材IDに紐づけされる情報は、「使用された基材のロット」「使用された材料のロット」「賦型された日付」等、トレーサビリティを担保するのに必要な情報である。基材IDが成形型識別符号及び位置識別符号と合わせて個々の回折光学素子に設けられていることにより、アセンブリされた商品に搭載された回折光学素子自体から、DOEのロット、原版までをトレースすることが可能である。 By providing the base material ID in each diffractive optical element, the lot of the shaped base material itself can be identified from the individualized diffractive optical element itself. The information associated with the base material ID is information necessary for ensuring traceability, such as "lot of base material used", "lot of material used", and "date of shaping". Since the base material ID is provided on each diffractive optical element together with the mold identification code and the position identification code, the diffractive optical element itself mounted on the assembled product, the lot of DOE, and the original plate can be traced. It is possible to do.

なお、実施形態及び変形形態は、適宜組み合わせて用いることもできるが、詳細な説明は省略する。また、本発明は以上説明した各実施形態によって限定されることはない。 The embodiment and the modified form may be used in combination as appropriate, but detailed description thereof will be omitted. Moreover, the present invention is not limited to each of the embodiments described above.

1 回折光学素子
1a 基材
1b 樹脂層
10 回折格子
11 高屈折率部
11a 凸部
11b 側壁部
12 凹部
13 空間
14 低屈折率部
15 回折層
20 成形型識別符号
30 位置識別符号
40,40a,40b,40c 欠陥マーク
50 切断位置マーク
200 スクリーン
201 光
202 照射領域
204 照射領域
210 光源部
500 多面付け体
1001,1002 単位領域
1 Diffractive optical element 1a Base material 1b Resin layer 10 Diffractive grating 11 High refractive index part 11a Convex part 11b Side wall part 12 Recessed part 13 Space 14 Low refractive index part 15 Diffractive layer 20 Molding type identification code 30 Position identification code 40, 40a, 40b , 40c Defect mark 50 Cutting position mark 200 Screen 201 Light 202 Irradiation area 204 Irradiation area 210 Light source 500 Multi-imposition body 1001,1002 Unit area

Claims (10)

凹凸形状により構成されたマークを備えた光学素子であって、
前記凹凸形状は、前記凹凸形状が設けられている面の法線方向から見て凸部と凹部との境界が複数の方向に向いて配置されている光学素子。
An optical element having a mark composed of an uneven shape.
The uneven shape is an optical element in which the boundary between the convex portion and the concave portion is arranged so as to face in a plurality of directions when viewed from the normal direction of the surface on which the uneven shape is provided.
請求項1に記載の光学素子において、
前記凹凸形状は、前記法線方向から見て凸部と凹部との境界が曲線と複数の線分を繋げた折れ線との少なくとも一方を含むこと、
を特徴とする光学素子。
In the optical element according to claim 1,
The uneven shape includes at least one of a curved line and a polygonal line connecting a plurality of line segments at the boundary between the convex portion and the concave portion when viewed from the normal direction.
An optical element characterized by.
請求項1又は請求項2に記載の光学素子において、
前記凹凸形状は、回折格子であって、1次回折光が少なくとも4つ以上かつ2軸方向以上のパターンを出射すること、
を特徴とする光学素子。
In the optical element according to claim 1 or 2.
The concave-convex shape is a diffraction grating, and emits a pattern in which at least four primary diffracted lights and two or more axial directions are emitted.
An optical element characterized by.
請求項3に記載の光学素子において、
前記凹凸形状は、回折格子であって、550nmの波長の光を正面から入れたときの1次回折光のうち少なくとも4つ以上のパターンの回折角が8度以上であること、
を特徴とする光学素子。
In the optical element according to claim 3,
The uneven shape is a diffraction grating, and the diffraction angle of at least four or more patterns of the primary diffracted light when light having a wavelength of 550 nm is input from the front is 8 degrees or more.
An optical element characterized by.
請求項3に記載の光学素子において、
前記凹凸形状は、回折格子であって、550nmの波長の光を正面から入れたときの1次回折光のうち少なくとも4つ以上のパターンの回折角が10度以上であること、
を特徴とする光学素子。
In the optical element according to claim 3,
The uneven shape is a diffraction grating, and the diffraction angle of at least four or more patterns of the primary diffracted light when light having a wavelength of 550 nm is input from the front is 10 degrees or more.
An optical element characterized by.
請求項3から請求項5までのいずれかに記載の光学素子において、
前記凹凸形状は、前記パターンを出射することができる回折格子の領域である単位領域を有しており、前記単位領域が前記マーク内に複数配列されていること、
を特徴とする光学素子。
In the optical element according to any one of claims 3 to 5.
The uneven shape has a unit region which is a region of a diffraction grating capable of emitting the pattern, and a plurality of the unit regions are arranged in the mark.
An optical element characterized by.
請求項1から請求項6までのいずれかに記載の光学素子において、
当該光学素子の光学的機能を発揮する光学機能領域を備え、
前記マークは、前記光学機能領域の周囲に配置されていること、
を特徴とする光学素子。
In the optical element according to any one of claims 1 to 6.
It has an optical functional area that exerts the optical function of the optical element.
The mark is arranged around the optical functional area,
An optical element characterized by.
請求項7に記載の光学素子において、
前記光学機能領域は、回折格子を備えること、
を特徴とする光学素子。
In the optical element according to claim 7,
The optical functional region includes a diffraction grating.
An optical element characterized by.
請求項8に記載の光学素子において、
前記凹凸形状は、回折格子であって、前記光学機能領域の回折格子と同一の凹凸高さを持つこと、
を特徴とする光学素子。
In the optical element according to claim 8,
The uneven shape is a diffraction grating and has the same uneven height as the diffraction grating in the optical functional region.
An optical element characterized by.
請求項8又は請求項9に記載の光学素子において、
前記凹凸形状は、回折格子であって、前記光学機能領域の回折格子と同一設計の回折格子により構成されていること、
を特徴とする光学素子。
In the optical element according to claim 8 or 9.
The uneven shape is a diffraction grating, and is composed of a diffraction grating having the same design as the diffraction grating in the optical functional region.
An optical element characterized by.
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